12月7日，快舟十一號固體運(yùn)載火箭發(fā)射任務(wù)取得圓滿成功，這標(biāo)志著快舟運(yùn)載火箭已初具型譜化格局，有力提升了我國低成本快速進(jìn)入空間的能力。這對我國固體運(yùn)載火箭航天運(yùn)輸系統(tǒng)快速發(fā)展，具有重大而深遠(yuǎn)的意義，它的研制歷程，就是在走一條別人沒走過的艱苦創(chuàng)新路。

創(chuàng)新，是以新穎的思路填補(bǔ)空白

快舟系列固體火箭，是十年磨一“箭”。10年前，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等星座部署初步興起，國際、國內(nèi)出現(xiàn)了對衛(wèi)星批量發(fā)射的需求，而固體運(yùn)載火箭成本低、可靠性高、保障要求低、快速發(fā)射能力強(qiáng)，正可以滿足市場需求。中國航天三江集團(tuán)有限公司(以下簡稱“航天三江”)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)敏銳洞察到，發(fā)展小型固體運(yùn)載火箭，將成為支撐航天強(qiáng)國建設(shè)的重要發(fā)展方向。

【資料圖】

快舟系列火箭的創(chuàng)新設(shè)想萌發(fā)。最先“出生”的是運(yùn)載能力較小的快舟一號。2017年，它的升級版，快舟一號甲，成功實(shí)現(xiàn)中國商業(yè)航天首次飛行試驗(yàn)，目前仍常態(tài)化發(fā)射。

但運(yùn)載能力必須再提升，1噸級固體運(yùn)載火箭的空白必須填補(bǔ)。2014年，快舟十一號固體運(yùn)載火箭開始攻關(guān)。

當(dāng)時(shí)，很多技術(shù)在國內(nèi)尚處空白，也沒有研制經(jīng)驗(yàn)可借鑒。

“就是要走一條創(chuàng)新的路，走一條別人沒有走過的路，唯有如此，快舟火箭才能脫穎而出。”快舟系列火箭總設(shè)計(jì)師梁紀(jì)秋要求，在自主研發(fā)中攻關(guān)核心和關(guān)鍵技術(shù)。

不重復(fù)老路，就是要對標(biāo)世界先進(jìn)技術(shù)，搶占技術(shù)創(chuàng)新高地，就得把創(chuàng)新做到極致。為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)之初，就死磕“創(chuàng)新”。他們最終拿出的高載荷比快速發(fā)射運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)方案，被評審專家認(rèn)為“思路很新穎，創(chuàng)新性很強(qiáng)，技術(shù)指標(biāo)很高。”

表面看來，與快舟一號甲相比，快舟十一號固體運(yùn)載火箭只是尺寸的增加、推力的提升，但實(shí)際上，其研制難度呈幾何級數(shù)增長，許多風(fēng)險(xiǎn)難以預(yù)料。

爆炸，發(fā)生了！首次地面點(diǎn)火試驗(yàn)時(shí)，發(fā)動機(jī)爆炸。剎那間，黑煙滾滾，發(fā)動機(jī)、試車臺、測試設(shè)備全都被炸壞，試驗(yàn)現(xiàn)場一片狼藉。

“最讓人受挫的是，這意味著一切歸零，此前的努力和進(jìn)展全部白費(fèi)。”發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)師焦曉亮說。

創(chuàng)新路上，失敗不可避免，但更重要的是，從失敗中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，鼓起從頭再來的勇氣。當(dāng)晚，團(tuán)隊(duì)召開緊急會議，列舉所有可能的故障。而后，通過大量的仿真和試驗(yàn)工作，一項(xiàng)一項(xiàng)地去驗(yàn)證、排除，找到失敗原因，解決技術(shù)難點(diǎn)。

商業(yè)火箭，既要可靠，還要降低成本，為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地引入民營配套廠家。但這也帶來新的問題——為提升火箭發(fā)動機(jī)的可靠性，團(tuán)隊(duì)嘗試在關(guān)鍵部件上采用一體化方案，可由于殼體結(jié)構(gòu)形式特殊，性能要求高，民營配套廠家的技術(shù)難以滿足要求。

遇到問題，解決它。研發(fā)團(tuán)隊(duì)駐扎民營配套廠家，全程跟產(chǎn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確保研制進(jìn)度。功夫不負(fù)有心人，最終，他們攻克了一體化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高可靠性、低成本，火箭發(fā)動機(jī)順利通過試驗(yàn)。

“大膽引進(jìn)民營企業(yè)，不僅提高了資源配置效率，降低了產(chǎn)品生產(chǎn)成本，還提高了研發(fā)組織效率，縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。”航天三江黨委書記、董事長馮杰鴻說，這也是快舟系列火箭研發(fā)過程中，開創(chuàng)的“快舟模式”。

創(chuàng)新，是數(shù)不清的失敗與重來

航天發(fā)展，動力先行。在解決了火箭動力之后，火箭上面級的動力——液體姿控動力系統(tǒng)成了橫亙在研制過程中的又一“攔路虎”。

“研制道路太過曲折，中間失敗然后推翻重來的次數(shù)，一只手都數(shù)不過來，時(shí)間成本的損失更不用提了。”負(fù)責(zé)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的人員說。由于該系統(tǒng)技術(shù)難度大，研制進(jìn)展艱難，發(fā)射時(shí)間一再推遲。

就在大家一籌莫展之際，梁紀(jì)秋提出了一項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了液體姿控動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能一體化設(shè)計(jì)的全新技術(shù)路線，這可真是暗夜中的一盞明燈。

可即便如此，液體姿控動力系統(tǒng)的驗(yàn)證試驗(yàn)，仍然經(jīng)歷了“首次失敗后成功，隨后又失敗再成功”的5年曲折坎坷，直到最后試車成功，大家懸著的心才稍微放下：“終于啃下這塊‘硬骨頭’。”

動力技術(shù)難題突破，火箭就有了足夠大的推力；另一方面，在箭體重量上想辦法，也能使火箭本身足夠輕——每減去箭體1克重量，意味著增加1克的有效載荷，留給衛(wèi)星的選擇就更大。

為此，研發(fā)團(tuán)隊(duì)絞盡腦汁，每“克”必爭，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料篩選和實(shí)物驗(yàn)證上，耗盡了時(shí)間和精力。最終，他們創(chuàng)新性地采用新型復(fù)合材料，對箭體主結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，極大減輕了箭體的重量。研發(fā)團(tuán)隊(duì)還盡可能摸清火箭設(shè)計(jì)偏差量，探明火箭設(shè)計(jì)余量，能減則減，讓火箭的載荷比有了大幅提升。

可迎面又是一個(gè)“攔路虎”——火箭尺寸大、載荷大、工況復(fù)雜，運(yùn)輸發(fā)射系統(tǒng)規(guī)模也變得非常龐大，這讓全箭機(jī)動發(fā)射難度陡增，快舟的“快”將難以保證。

“運(yùn)輸發(fā)射系統(tǒng)所承載的負(fù)載太大了，很多技術(shù)在當(dāng)時(shí)都是第一次嘗試。”負(fù)責(zé)地面發(fā)射系統(tǒng)的隊(duì)員們感嘆創(chuàng)新不易，白天頂著烈日酷暑，晚上熬夜分析數(shù)據(jù)試驗(yàn)。一場鏖戰(zhàn)，通過對現(xiàn)有測發(fā)控系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)、運(yùn)載火箭全系統(tǒng)智能測試網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和發(fā)射流程優(yōu)化整合，大噸位車載機(jī)動發(fā)射技術(shù)被攻克，實(shí)現(xiàn)了“一車一箭”無依托機(jī)動“一鍵式”快速測試發(fā)射。

創(chuàng)新，是給每個(gè)問題最優(yōu)解

研制快舟十一號固體運(yùn)載火箭，每一個(gè)分系統(tǒng)都面臨著技術(shù)“瓶頸”和難題，而給每個(gè)問題最優(yōu)解，才能保證全面可靠。

提升可靠性，就能提升火箭發(fā)射成功率。為此，控制系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)大膽運(yùn)用通用化、模塊化設(shè)計(jì)等新手段，提升了控制系統(tǒng)的全面可靠性；軟件專業(yè)團(tuán)隊(duì)測試了火箭測試發(fā)射飛行中，近200種正常和異常工況下的正確性；在質(zhì)量復(fù)查中，研發(fā)團(tuán)隊(duì)大膽引入交叉測評，給質(zhì)量加上了“雙保險(xiǎn)”；測控通信團(tuán)隊(duì)通宵對比上百個(gè)參數(shù)、共計(jì)幾十萬行數(shù)據(jù)，拼接出最全面、最準(zhǔn)確的結(jié)果。

“評審專家認(rèn)為，我們對某因素影響分析還不夠。”結(jié)構(gòu)專業(yè)團(tuán)隊(duì)面對這樣的難題，只一個(gè)信念：“不夠，就把它補(bǔ)足。”為了打消疑慮，提升某艙段分離技術(shù)的可靠性，他們創(chuàng)新采用了一種零重力試驗(yàn)方法，順利完成驗(yàn)證，取得預(yù)期的效果。

環(huán)境專業(yè)團(tuán)隊(duì)最“頭疼”的事，是如何準(zhǔn)確模擬火箭的飛行環(huán)境，可現(xiàn)有的試驗(yàn)條件無法對這個(gè)“龐然大物”開展試驗(yàn)，他們收集國內(nèi)外大量文獻(xiàn)，沿著“化整為零，結(jié)零為整”的思路，開展攻關(guān)，成功解決了大中型固體火箭全箭模態(tài)試驗(yàn)的難題。

十年磨一“箭”，正是憑著這股子韌勁兒、拼勁兒，快舟運(yùn)載火箭研發(fā)團(tuán)隊(duì)一路闖關(guān)奪隘，相繼攻克了液體姿控動力系統(tǒng)、大推力火箭發(fā)動機(jī)、高載荷比快速發(fā)射、大噸位車載機(jī)動發(fā)射、無依托快速測發(fā)等一系列先進(jìn)技術(shù)，進(jìn)一步凸顯了快舟系列運(yùn)載火箭“移動測試對接、移動發(fā)射、移動云測控”等特點(diǎn)，提升快速發(fā)射能力，適應(yīng)多樣化發(fā)射任務(wù)。

披星戴月，深入偏遠(yuǎn)山溝，這些都算不得什么……大膽設(shè)想，小心求證，細(xì)致驗(yàn)證，最終，這些平凡崗位上的航天人，一點(diǎn)一點(diǎn)創(chuàng)造出快舟十一號固體運(yùn)載火箭的勝利。

關(guān)鍵詞： 運(yùn)載火箭 研發(fā)團(tuán)隊(duì) 動力系統(tǒng)